Che cos'è un compressore a idrogeno?
Un compressore di idrogeno è un dispositivo progettato specificamente per comprimere il gas idrogeno per lo stoccaggio. La bassa densità dell'idrogeno lo rende un mezzo difficile da conservare in quanto richiede pressioni del serbatoio estremamente elevate comprese tra 5.000 e 10.000 libbre per pollice quadrato (PSI). I compressori commerciali di idrogeno sono generalmente tipi alternativi con i più comuni varianti a pistone / diaframma guidato e rotore metallico. Sebbene questi progetti siano tutte pompe a cilindrata sostanzialmente positiva, ci sono molti altri compressori di idrogeno come i tipi di idruro ed elettrochimici che non hanno parti in movimento. La maggior parte dei progetti di compressori di idrogeno sono tuttavia caratterizzati da elevate capacità di pressione di uscita con pressioni di mandata medie superiori a 15.000 PSI.
L'idrogeno è stato a lungo un componente del carburante per i motori a razzo ed è stato recentemente oggetto di un intenso controllo scientifico come potenziale alternativa su larga scala ai combustibili fossili. Tutte queste applicazioni richiedono che l'idrogeno sia immagazzinato ad alta pressione, in genere nell'intervallo da 5.000 a 10.000 PSI. Ciò è dovuto, in parte, alla bassa densità dell'idrogeno a pressione atmosferica. A queste basse pressioni, un grammo di gas idrogeno ha un volume di quasi 3 galloni (11 litri), il che richiede che il gas sia compresso intensamente se deve essere immagazzinato in modo sostenibile. Le unità di compressione dell'idrogeno vengono utilizzate per comprimere il gas a enormi pressioni, spesso superiori a 15.000 PSI, in modo che possa essere immagazzinato in quantità utilizzabili.
Diversi tipi di compressori sono usati per comprimere l'idrogeno; tra i più comuni ci sono i tipi a pistone o con diaframma metallico. Questi compressori sono macchine del tipo a spostamento positivo alternativo che funzionano intrappolando una piccola quantità di gas in uno spazio chiuso, abbassandone il volume per spostamento, quindi rilasciando il gas compresso in un serbatoio di contenimento o di stoccaggio. Questo ciclo si ripete continuamente fino a quando il serbatoio raggiunge la sua capacità massima. Un tipo di compressore a pistoni utilizza tre pistoni per raggiungere questo obiettivo; un pistone motore azionato da aria compressa o fluido idraulico e una coppia di pistoni del compressore che comprimono il gas. I pistoni del compressore sono fissati al pistone motore tramite una coppia di bielle che forniscono il movimento collegato necessario.
Un altro tipo di compressore ad idrogeno comune è il compressore a rotore guidato. Questo tipo di compressore a idrogeno utilizza un rotore a lobi montato su un albero eccentrico che ruota in una camera appositamente progettata. Simile in linea di principio ai motori rotativi a combustione interna, questo tipo di compressore si basa sullo spostamento del gas all'interno della camera da parte dei lobi del rotore per raggiungere i suoi valori di compressione. Esistono diversi tipi di compressore a basso volume senza parti mobili come il compressore a idruro utilizzato per produrre piccole quantità di idrogeno gassoso per uso di laboratorio. Questi compressori utilizzano le proprietà di reazione termica dell'idruro riscaldato per produrre piccole quantità di idrogeno in pressione.
La maggior parte degli impianti industriali di stoccaggio dell'idrogeno utilizzano pompe volumetriche positive per pressurizzare i loro depositi di idrogeno. In alcuni casi, questi compressori sono in grado di produrre output superiori a 15.000 PSI e con alcuni che forniscono fino a 30.000 PSI. Questi valori indicano che la pressione media del serbatoio di 10.000 PSI utilizzata dalla maggior parte delle strutture di ricerca sulle auto ecologiche può essere raggiunta in modo rapido ed efficiente.